振荡压实对桥梁结构损伤影响探究

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1、振荡压实对桥梁结构损伤影响探究　　摘要：文章利用MIDAS、ANSYS两种软件仿真分析桥梁结构在振荡压实作用下的动态响应，通过其模态分析功能计算桥梁结构的自振频率及周期，探究振荡压路机与桥梁结构本身组成的系统是否会发生共振，最终得出振荡压实对桥梁结构损伤的影响。Abstract：ThearticleanalyzesthedynamicresponseofbridgestructuresunderoscillatorycompactionusingMIDASandANSYSsimulationsoftware.Themodalanalysisfunctionisusedtocalcula

2、tethenaturalfrequencyandcycleofthebridgestructuretoexplorewhetherresonancecouldhappeninthesystemcomposedofoscillatoryrollerandbridgestructureitselfandfinallyfindstheinfluenceofoscillatorycompactiononbridgestructuredamage.关键词：振荡压实；自振频率；共振；结构损伤Keywords：oscillatorycompaction；naturalfrequencyofvibra

3、tion；resonance；structuraldamage中图分类号：U443文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）09-0084-020引言4振荡压实是一种振动与搓揉相结合的压实方法，由于其能够很好地解决静压压实、振动压实在桥面铺装压实中存在的问题，因此在桥面铺装作业中得到了广泛应用。但若桥面振荡压实施工时，振荡压路机与桥梁结构发生共振，这无疑会对桥梁结构造成永久性的损伤破坏，从而降低桥梁结构的安全性，因此研究振荡压实对桥梁结构损伤影响具有重要的意义。1振荡压实机理及动力学模型振荡压路机是通过振荡轮内部对称于滚轮中心轴安装的两根偏心轴不断旋转而产生的水平振动激发被

4、压材料颗粒运动，利用土力学交变剪应变的原理进行压实[1，2，3]。要对桥面振荡压实的动力学过程进行分析必须建立其整个动力学过程的相应数学模型，本文采用Hamilton原理推算结构体系的动力学方程，建立分阶段振荡压路机动力学模型如图1所示。2桥梁自振频率仿真分析2.1工程概况邢衡高速公路老漳河特大桥主桥长150m，跨径组合为（40+70+40）m，桥梁平面位于R=6000m左偏圆曲线上，单幅桥宽14.012m，主梁采用单箱单室直腹板箱梁，为变截面预应力混凝土连续箱梁。2.2MIDAS仿真计算4在对老漳河特大桥主桥进行仿真计算时，采用梁格法原理，将其简化为平面杆系结构，采用MIDAS建立有

5、限元模型[4，5]，全桥共74个节点，57个单元，如图2。振荡参数见表1，计算得出老漳河特大桥主桥固有周期及前八阶振型，部分振型图见图3～图4，计算结果如表2所示。2.3ANSYS仿真计算利用ANSYS对老漳河特大桥主桥进行仿真计算，通过其模态分析功能对主桥的自振频率及周期进行计算分析，得出其前八阶振型及振动频率如表3所示，部分振型图见图5～图6。2.4结果分析①由MIDAS和ANSYS对比分析知，两种软件计算主桥的各阶频率值都十分接近，满足精度要求。②主桥前8阶累计振型参与质量比为93.2%，可以看出前8阶涵盖了主桥的主要振型。因此此范围内各阶频率的大小就能反映外在激励作用下主桥振动

6、反映的强烈程度。如果二者十分接近，就类似于共振，外激励将引起主桥的强烈振动，如果相差甚远，荷载放大效应就十分微弱。3结论4综上可知，老漳河特大桥主桥自振频率ω与振荡压路机频率θ=30hz相差甚远，所以振荡压路机与桥梁不会产生共振，故振荡压路机在桥面铺装过程中不会对桥梁结构造成永久性损伤。参考文献：[1]王晓磊.振荡压实在大跨径混凝土桥梁铺装中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2011.[2]万汉驰.振动压路机压实机构分析[J].建筑机械化，2007（3）.[3]丁勇强.振荡压实技术在沥青路面施工中应用的研究[D].长安大学，2008：04.[4]马学良.振荡压路机压实动力学及压实过程

7、控制关键技术的研究[D].长安大学，2008.[5]田丽梅，杨春红，王国安.国内外振动振荡压路机动力学模型[J].吉林大学学报，2003，4.4